高中物理第十九章原子核第1节原子核的组成解析版新人教版选修3_5

原子核的组成

1．放射性和放射性元素

(1)1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀矿物都能发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射元素。

(2)玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)、镭(Ra)。

2．天然放射现象

放射性元素自发地发出射线的现象。原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。

3．三种射线

(1)三种射线：在射线经过的空间施加磁场，射线分成三束，其中两束在磁场中向不同的方向偏转，说明这两束是带电粒子流，另一束在磁场中不偏转，说明这一束不带电，这三束射线分别叫做α射线、β射线、γ射线。

(2)α射线实际上就是氦原子核，速度可达到光速的1

10

，其电离能力强，穿透能力较差，

在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。

(3)β射线是高速电子流，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离作用较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。

(4)γ射线呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10

－10

m 以下，它的电离作用

更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”) 1．原子序数小于83的元素都没有放射性。(×) 2．α射线、β射线、γ射线都是实物粒子。(×) 3．三种射线中γ射线穿透能力最强。(√)

[释疑难·对点练]

1．在电场、磁场中偏转情况的比较

(1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图甲所示。

(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示。

(3)α射线和β射线在电场中偏转的特点

在匀强电场中，α粒子和β粒子做偏转方向相反的类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移较大。

根据粒子在电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，可得偏移量为 y ＝12at 2＝12·qE m ⎝ ⎛⎭⎪⎫l v 2∝q mv

2， 所以，在同样的条件下β粒子与α粒子的偏移量之比为

y βy α＝e 2e ·4m p m p 1 836·⎝ ⎛⎭⎪

⎫110c 2⎝ ⎛⎭

⎪⎫99100c 2

＝13 600363＞1。 (4)α射线和β射线在磁场中偏转的特点

在匀强磁场中，α粒子和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样的条件下，β粒子的轨道半径较小，偏转较大。

根据qvB ＝m v 2R 得R ＝mv qB ∝mv

q

，

所以，在同样的条件下β粒子与α粒子的轨道半径之比为R βR α＝m p

1 8364m p ·99

100c

110c ·2e e ＝

11

4 080

＜1。

根据三种射线在电场和磁场中偏转的特点，即使电场和磁场方向未知，也可以区分射线的种类。

2．研究放射性的意义

如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响。也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关。因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构。

[试身手]

1．(多选)下列说法正确的是( ) A ．α射线与γ射线都是电磁波

B ．β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流

C ．从伦琴射线管的对阴极发出X 射线时，对阴极中的原子和原子核的结构并没有改变，只是原子从能量较高的定态跃迁到较低的定态

D ．放射性元素有射线放出时，元素的原子核一定发生变化

解析：选CD α射线是实物粒子流，不是电磁波，A 错；β射线是原子核中的中子转变成质子而释放的电子流，不是核外电子电离后形成的，故B 错；X 射线是原子的内层电子受到激发后，原子从高能级向低能级跃迁而产生的，对阴极中的原子和原子核的结构没有影响，故C 对；放射性元素有射线放出时，原子核一定发生了变化，故D 对。

1．质子的发现

2.中子的发现

3．原子核的组成

原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。4．原子核的符号

5．同位素

具有相同的质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素。例如，氢有三种同位素1

1H 、2

1H 、3

1H 。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”) 1．同位素具有相同的化学性质。(√) 2．同位素具有相同的物理性质。(×)

[释疑难·对点练]

1．原子核(符号A

Z X)

原子核⎩⎪⎨⎪⎧

大小：很小，半径为10

－15

～10

－14

m

组成⎩⎪

⎨⎪⎧

质子：电量e ＝＋1.6×10－19

C 质量m p

＝1.672 623 1×10－27

kg 中子： 电量e ＝0

质量m n

＝1.674 928 6×10－27

kg

同位素：质子数相同，中子数不同的原子核

2．基本关系

核电荷数＝质子数(Z )＝元素的原子序数＝核外电子数。质量数(A )＝核子数＝质子数＋中子数。

3．对核子数、电荷数、质量数的理解

(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，质子数和中子数之和叫做核子数。

(2)电荷数(Z )：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数。

(3)质量数(A )：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数。

[试身手]

2．(多选)某种元素的原子核符号为A

Z X ，则( ) A ．原子核的质子数为Z ，中子数为A －Z B ．原子核的质子数为Z ，核子数为A C ．原子核的质子数为A ，中子数为Z D ．原子核的质子数为A ，中子数为A －Z